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Comprensión de las clasificaciones de grupos electrógenos
Mediante una elección inteligente de la clasificación, junto con los sistemas de generación de energía locales más recientes, los equipos se pueden adaptar a una aplicación específica para obtener un rendimiento y una fiabilidad óptimos a largo plazo.
Chad Dozier
director de Desarrollo de Mercado de la
División de Corriente Eléctrica
INTRODUCCIÓN
Las clasificaciones de los grupos electrógenos pueden parecer complejas, pero su objetivo básico es sencillo: adaptarse a las necesidades de la aplicación con la fiabilidad, el rendimiento y el costo óptimos. Una clasificación inadecuada implica adquirir más capacidad de la necesaria o arriesgarse a una vida útil más corta hasta la revisión, más reparaciones y más tiempo improductivo. Las clasificaciones han cambiado en los últimos años y se pueden integrar equipos de conmutación más sofisticados en los grupos electrógenos. Esto implica una mayor flexibilidad para especificar sistemas de generación que se ajustan mejor a los requisitos específicos de una instalación.
La clave para elegir la clasificación correcta es comprender la aplicación en detalle. Esto significa no solo conocer el tipo de tarea, sino también responder lo siguiente:
- ¿Cuál es el factor de carga promedio?
- ¿Cuál es la carga máxima requerida?
- ¿Cuántas horas al año funcionarán los grupos electrógenos?
- ¿Funcionarán los grupos electrógenos aislados o puestos en paralelo con la red eléctrica?
CALIFICACIONES DEFINIDAS
Caterpillar define cinco clasificaciones básicas de grupos electrógenos: potencia de respaldo de emergencia (ESP, Emergency Standby Power), de respaldo, de respaldo de misión crítica, principal y continua. Las clasificaciones de los grupos electrógenos Cat difieren en ciertos aspectos de los que se definen en la norma para el sector ISO 8528-1 (tabla 1).
A continuación, se presentan las descripciones básicas de las clasificaciones de los grupos electrógenos Cat:
De reserva
En esta aplicación, el grupo electrógeno es capaz de proporcionar potencia de respaldo de emergencia a la potencia nominal que figura en la placa indicadora durante lo que dure un corte. El factor de carga promedio de un grupo electrógeno de respaldo no debe superar el 70 % del valor nominal que figura en la placa indicadora y se aplica a cargas variables. Un grupo electrógeno de respaldo puede funcionar un máximo de 500 horas al año. El valor nominal de reserva normal no está destinado para su uso en aplicaciones puestas en paralelo de servicio público. Por ejemplo, un grupo electrógeno de respaldo con capacidad nominal de 3 MW proporciona energía durante lo que dure un corte. Debe funcionar hasta 500 horas al año y tener un factor de carga medio de 2,1 MW.
Potencia de respaldo de emergencia (ESP)
La clasificación ESP difiere de la clasificación de respaldo solo en la cantidad de horas de funcionamiento permitidas por año. En la clasificación ESP, se permite un tiempo de funcionamiento máximo de 200 horas al año con un factor de carga promedio del 70 % con carga variable. En la Figura 1, se muestra un ejemplo de las clasificaciones de respaldo y ESP.
Tabla 1
Figura 1: perfil de carga de ejemplo, capacidad de respaldo de 3 MW
Figura 2: perfil de carga de ejemplo, 3 MW de potencia de respaldo de misión crítica
Figura 3: perfil de carga de ejemplo, 2,7 MW de potencia principal
Figura 4: perfil de carga de ejemplo, administración de carga de 2,7 MW (carga básica)
Figura 5: perfil de carga de ejemplo, administración de carga de 2,7 MW (reducción de picos)
Figura 6: perfil de carga de ejemplo, 2,5 MW de potencia continua
Misión crítica de respaldo
En esta aplicación, el grupo electrógeno es capaz de proporcionar potencia de respaldo de emergencia a la potencia nominal que figura en la placa indicadora durante lo que dure un corte. El factor de carga promedio de un grupo electrógeno de respaldo de misión crítica no debe superar el 85 % de la potencia nominal que figura en la placa indicadora con cargas variables. Un grupo electrógeno de reserva de misión crítica puede funcionar un máximo de 500 horas al año. La demanda máxima típica es del 100 % de la capacidad nominal durante un máximo del 5 % del tiempo de funcionamiento. La clasificación de reserva de misión crítica no está destinada para su uso en aplicaciones de puesta en paralelo de servicios públicos. En la Figura 2, se muestra un ejemplo de la clasificación de reserva de misión crítica.
Por ejemplo, un grupo electrógeno clasificación de reserva de misión crítica con capacidad nominal de 3 MW proporciona energía durante lo que dure un corte. Podría funcionar hasta 500 horas al año y tener un factor de carga medio de hasta 2,55 MW.
Principal
En esta aplicación, el grupo electrógeno es capaz de suministrar potencia a una carga variable durante una cantidad ilimitada de horas al año. Un grupo electrógeno con clasificación principal es capaz de proporcionar toda la potencia nominal que figura en la placa indicadora durante un período, pero debe tener un factor de carga promedio inferior al 70 % de su calificación. Se permite un 10 % de sobrecarga para emergencias durante un máximo de 1 hora en 12 y durante no más de 25 horas al año. La clasificación principal estándar está destinada para su uso en aplicaciones de puesta en paralelo del suministro de servicio público o aisladas. Por ejemplo, una unidad con una capacidad nominal de 2,7 MW puede proporcionar toda la potencia nominal que figura en la placa indicadora durante un corto período de tiempo, pero debería tener una carga promedio máxima de 1,89 MW (sin incluir el tiempo de no funcionamiento del grupo electrógeno según la norma ISO 8528-1). El grupo electrógeno también puede proporcionar 3 MW de potencia en caso de emergencia, tal como se ha definido más arriba. En la Figura 3, se muestra un ejemplo de la clasificación principal.
ADMINISTRACIÓN DE CARGA
Con un generador con clasificación principal en conformidad con las pautas de administración de carga, se puede utilizar un grupo electrógeno con puesta en paralelo con el suministro de servicio público. Un grupo electrógeno con clasificación principal y en conformidad con las pautas de administración de carga puede funcionar un máximo de 500 horas al año. Este tiene la misma potencia nominal que figura en la placa indicadora que una unidad con clasificación principal, pero permite un factor de carga promedio de hasta el 100 %. Según la clasificación principal con pautas de administración de carga, no se permite una capacidad de sobrecarga del 10 %. Por ejemplo, en estas pautas se establece que una unidad de 2,7 MW (con la misma potencia nominal que figura en la placa indicadora que la unidad principal) puede funcionar a 2,7 MW durante un máximo de 500 horas.
Prácticas de administración de carga
Existen dos prácticas básicas de administración de carga: la carga básica y la reducción de picos. En la carga básica, el grupo electrógeno funciona a una potencia fija de kW, y la empresa de servicio público proporciona energía para cualquier pico que supere ese nivel. En este caso, el usuario final puede exportar energía a la red si se genera más energía de la que necesitan las cargas de la instalación y se han establecido los acuerdos correspondientes con la empresa de servicio público. En la Figura 4, se muestra un ejemplo de carga básica.
En la reducción de picos, la empresa de servicio público proporciona una cantidad fija de kW y el usuario final opera los generadores para recolectar o reducir los picos de demanda y cualquier otro requisito de carga que supere esa cantidad fija de carga. La reducción de picos se puede utilizar en los momentos del año en los que la demanda de la empresa de servicio público es mayor que su capacidad. En este caso, la empresa de servicio público ofrece incentivos a los propietarios de grupos electrógenos para que utilicen la reducción de picos a fin de disminuir la demanda de carga de la red. En la Figura 5, se muestra un ejemplo de la reducción de picos.
Continua
En esta aplicación, el grupo electrógeno es capaz de suministrar energía a una carga no variable durante una cantidad ilimitada de horas al año. La potencia promedio del grupo electrógeno es del 70-100 % de la potencia nominal. La clasificación se establece para proporcionar el 100 % de la potencia nominal durante el 100% de las horas de funcionamiento. Las aplicaciones de clasificación continua típicas incluyen la carga básica puesta en paralelo con la empresa de servicio público y las operaciones de cogeneración. En el gráfico 6, se muestra un grupo electrógeno con clasificación continua de ejemplo.
Desempeño de una doble función
El uso inteligente de las clasificaciones también sirve a los clientes para utilizar los sistemas de potencia con el propósito adicional de la administración de carga. Aquí, el equipo de conmutación avanzado forma parte de la ecuación. En algunas aplicaciones puede que se necesiten generadores de respaldo para la administración de carga con el fin de producir un retorno adicional de su inversión. Sin embargo, los grupos electrógenos con clasificación de respaldo no están destinados para su uso en puesta en paralelo con el suministro del servicio público. En el caso de aplicaciones puestas en paralelo con el suministro de servicio público, lo apropiado es una clasificación principal con pautas de administración de carga o una unidad con clasificación continua. Cuando se opera en conformidad con las pautas de administración de carga, son necesarios el equipo de conmutación puesto en paralelo combinado con las unidades con clasificación principal correctas. Mediante los controles del equipo de conmutación, se brinda una mayor flexibilidad del sistema, lo que permite que los grupos electrógenos funcionen en paralelo con el suministro de servicio público. El equipo de conmutación es capaz de controlar la carga de los grupos electrógenos y monitorear la energía que suministra la empresa de servicio público. De esta forma, se asegura que los grupos electrógenos proporcionan la carga adecuada y no operan en disconformidad con las pautas de su clasificación.
CONCLUSIÓN
Sin importar la aplicación, las clasificaciones de los grupos electrógenos sirven para garantizar que se satisfagan las necesidades de energía de los clientes y que los equipos generadores estén protegidos contra el desgaste prematuro. Elegir la clasificación correcta implica compensar de forma adecuada las horas de funcionamiento, la carga máxima y la carga promedio. Una clasificación adecuada implica que el cliente recibe la combinación óptima de costo instalado y costo de propiedad a largo plazo.